充填采礦法在某鉛鋅礦的應用

孟祥瑞，朱文志，張軍奎，馬存虎

(四川鑫源礦業有限責任公司， 四川 白玉縣 610031)

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充填采礦法在某鉛鋅礦的應用

孟祥瑞，朱文志，張軍奎，馬存虎

(四川鑫源礦業有限責任公司， 四川 白玉縣 610031)

某鉛鋅礦由于采用空場法回采，多年來形成了多層群空區，為了有效解決地壓帶來的安全問題和礦山尾礦庫的堆存壓力，對4100 m以下銀銅礦及獨立鉛鋅礦體采用上向水平分層充填法開采，簡介了充填方案，包括充填系統、工藝流程、充填制備站以及工藝要求。采用充填法有效解決了該礦面臨的問題，為礦山的發展提供了方向。

充填采礦法；充填系統；礦山安全

1 概 述

該礦地處川西北高海拔地區，礦區地質構造復雜，礦巖不穩固，礦山存在兩種不同性質的礦石：銀銅鉛鋅礦和獨立鉛鋅礦，礦山選用的采礦方法為分段空場法和淺孔留礦法。由于年處理量的不同，造成了礦體階梯式下降的現狀，隨著礦山服務年限的增加，地壓活動開始顯現：巷道擠壓變形、片幫、冒頂現象頻發，采場損失貧化指標加大。

2 礦山現狀

該礦采用平硐+主溜井(鉛鋅溜井)+輔助斜井開拓，銀銅鉛鋅礦石和獨立鉛鋅礦石分采分運，礦山生產已近10 a，銀銅鉛鋅礦石的開拓運輸系統已經形成，獨立鉛鋅礦石的鉛鋅溜井系統尚未完全形成。各中段生產的銀銅礦石通過主溜井下放到3886 m主平硐后經軌道運輸至選礦廠；獨立鉛鋅礦石出坑后先在各中段平硐口堆放，后經地表公路用汽車運至選礦廠。礦山已形成3886 m主運輸平硐，以及4250，4200，4160，4100，4050 m和4000 m等階段平巷，目前正在準備進行3950 m 中段的開拓工作。

4100 m中段以上銀銅鉛鋅礦體，除4100 m中段部分 Cu6 礦體外即將回采結束，剩余部分基本為礦柱，Cu7～Cu12 多為窄小低品位礦體，難以滿足回采條件，在 4200 m 中段以上利用無底柱等變通的采礦方法也已基本回采結束。 4050 m 中段8-3線的 Cu1 礦體目前正在回采中。4160 m 中段以上的獨立鉛鋅礦體已經基本回采結束， 4100 m 中段6-3線的大部分Pz1-Pz3獨立鉛鋅礦體已回采，其余鉛鋅礦體尚未開采。

3 采用充填采礦法的必要性

生產實踐表明，隨著空場法采場開采的進行，圍巖的暴露面積越來越大，圍巖冒落量也越來越大，特別是采場回采中后期，局部采場甚至產生大規模片幫冒落，使礦石和圍巖在出礦過程中混合，造成礦石損失貧化成倍加大。礦房開采后，部分礦房由于圍巖片幫冒落，礦柱回采條件遭到嚴重破壞，難以正?；厥眨荒苓M行殘采。部分礦房回采時圍巖冒落量較少，礦柱完整性較好，但是按設計用中深孔崩落間柱后，上下盤暴露面積進一步擴大，采空區應力變化加劇，促使上下盤大規模冒落，礦塊頂柱和上階段底柱也發生冒落。

另外，隨著空場法開采的進行，多層群采空區越來越多，冒落現象越來越嚴重。據調查，目前礦山的地壓問題是已十分突出，礦山生產的安全壓力也越來越大。

目前該礦所用采礦方法的比重為：淺孔留礦法 60%，分段空場法 40%。分段空場法設計損失貧化率為 15%，淺孔留礦法設計損失貧化率為12%，綜合損失貧化率為 13.5%。但實際生產中很難達到設計的指標，根據現場調查，礦柱回采的貧化率部分達到50%以上，采礦綜合貧化率至少在22%以上；為充分回收礦石資源，滿足生產需求，目前形成了多中段同時作業的局面；礦山急需采用充填法來解決上述問題。

根據礦山現場調查，4250 m以上礦體應不予回收，4200，4160 m中段礦柱采用崩落法回收。4100 m中段獨立鉛鋅礦體采用上向水平分層充填法開采，4100 m中段銀銅礦體由于只剩礦柱并且大部分空區坍塌，只適合崩落法回收礦柱，調查結果表明：4106，4206，4207礦房可以充填，故采用泵送充填料至該3個礦房。4100 m以下銀銅礦體及獨立鉛鋅礦體均采用上向水平分層充填法開采。

4 充填方案

4.1 充填系統

充填系統主要包括地面充填料制備站、選礦廠至充填制備站的尾砂輸送系統、充填井和井巷內敷設的管道等設施。在地面攪拌站制備成符合充填工藝要求的充填料漿后，充填料漿通過充填管路輸送到井下指定地點充填采空區。

4100 m以下礦體充填線路為：充填料制備站充填泵出料口→4100 m平硐→充填井→4100 m以下各中段巷道→充填聯絡平巷→充填采場。充填料采用充填泵輸送，到各中段后自流輸送到充填采場。

4100～4160 m礦體充填線路為：充填料制備站充填泵出料口→4100 m平硐→充填聯絡平巷→充填采場。此充填線路根據4100 m中段已采礦房空區的穩固程度來確定，如果礦房已坍塌則不存在充填的可能性。

4.2 充填系統工藝流程

將選礦廠經濃密后濃度55%的尾砂輸送至砂倉。尾砂由倉頂中心注入倉內，溢流水由倉頂內環形溢流槽排出。倉內尾砂用壓氣(壓水)造漿均勻后，打開放砂管向攪拌機供給尾砂漿。為了對放砂流量進行檢測及調節，在放砂管上布設有電磁流量計，手動調節閥及流量閥。散裝水泥由罐車運至充填站，經吹灰管吹卸入水泥倉，水泥倉底部設有閘板閥、雙管螺旋給料機及螺旋電子秤，水泥經計量輸送至攪拌桶中。尾砂漿和水泥通過各自的供料線進入雙軸攪拌機，充填料漿經雙軸攪拌機初步攪拌后，通過錐形連接件進入高速活化攪拌機進行強力活化攪拌。充填料漿經上述兩段攪拌均勻后，通過充填井及井下管網泵送至井下采場進行充填。

4.3 充填料制備站

充填站制漿能力100 m3/h。尾砂通過管道全部輸送到尾砂倉(Φ8.0 m砂倉兩座，每座砂倉的幾何容積737 m3，有效容積583 m3)。水泥用罐車運送到攪拌站附近，用自帶壓氣將水泥吹到水泥倉(1座，Φ8.0 m，高26 m。水泥倉容量693 t)內儲存。充填時，尾砂通過倉底的放砂管輸送到攪拌槽內，用濃度計和流量計控制造漿濃度和尾砂流量；水泥通過倉底的雙管螺旋給料機輸送到攪拌槽內，水泥用沖板流量計進行計量，變頻調速雙管螺旋給料機進行調節；水采用電磁流量計進行計量，用電動閥進行調節。濃度68%左右的尾砂漿、水泥及適量水經各自的供料線進入進料斗后供給攪拌機。攪拌機選用雙軸攪拌機+高速活化攪拌機兩段連續攪拌。兩段攪拌機用連接斗進行連續。充填料經兩段連續攪拌均勻后制備成濃度適中、流動性良好的充填料漿，而進入測量管，通過充填工業泵輸送，在攪拌槽料漿出口管路上依次安裝濃度計、流量計和電動管夾閥，用以檢測和控制充填料漿的濃度和流量。

制備好的充填料通過充填井下放到各中段內，采用水平管道和垂直管道組成充填料漿輸送管線，將充填站制備的充填料漿輸送到充填地點。充填管路主管采用Φ180 mm×10 mm復合耐磨鋼管，采場外水平管道選Φ180 mm復合耐磨鋼管，采場內選內徑110 mm聚乙烯增強塑料管。

4.4 采場充填工藝要求

礦山采用上向水平分層膠結充填采礦法。為充分回收礦石資源，實現低貧損低成本高效回采，降低充填成本，減少井下污染，加快采場循環速度，充填系統的工藝和輸送性能必須滿足上向水平分層膠結充填采礦法對充填的要求。

(1) 為保證充填體的強度，充填料漿須濃度>68%，充填料漿充入采場基本不脫水。

(2) 充填站必須能對各充填材料實現自動控制，包括其流量和濃度，在進入充填管道前進行檢測并實現對各充填材料的給料調整。

(3) 根據上向水平分層膠結充填采礦法的要求，其充填體分為假底層、中間層和澆面層。假底層充填料漿灰砂比為1∶4，濃度>68%，中間層充填料漿灰砂比為1∶12，濃度>68%，澆面層充填料漿灰砂比為1∶4，濃度>68%。

(4) 充填擋墻在砌筑2 d后，能抵抗4 MPa以上的側壓力。

(5) 主充填管末端必須有事故池和沖洗管道的閥門，保證充填前后管道的沖洗水不進入采場。

5 結 論

根據礦山現狀及能具備充填條件的采場情況，充填站基建結束前期，礦山擬先選擇部分4050 m銀銅鉛鋅采場、4100 m獨立鉛鋅采場進行先期的充填試驗，以達到鍛煉充填隊伍和熟悉充填工藝的目的。該礦選礦生產所產出的尾砂，是礦山充填所需的主要材料，可減少尾礦庫庫容以及減輕征地建庫壓力。礦山實踐證明，尾砂膠結充填工藝可以滿足井下充填需要，采用充填采礦生產工藝，可有效解決該礦所面臨的地壓問題、片幫冒落問題、安全生產問題，為該礦今后生產的發展方向。

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孟祥瑞(1983-)，男，河南羅山人，助理工程師，主要從事礦山設計和管理工作，Email：303449619@qq.com。